第7章 PLC应用系统设计及实例.doc

第7章 PLC应用系统设计及实例
本章要点
l PLC应用系统设计的步骤及常用的设计方法
l 应用举例
l PLC的装配、检测和维护
应用系统设计概述
在了解了PLC的基本工作原理和指令系统之后,可以结合实际进行PLC的设计,PLC的设计包括硬件设计和软件设计两部分,PLC设计的基本原则是:
1. 充分发挥PLC的控制功能,最大限度地满足被控制的生产机械或生产过程的控制要求。
2. 在满足控制要求的前提下,力求使控制系统经济、简单,维修方便。
3. 保证控制系统安全可靠。
4. 考虑到生产发展和工艺的改进,在选用PLC时,在I/O点数和内存容量上适当留有余地。
5. 软件设计主要是指编写程序,要求程序结构清楚,可读性强,程序简短,占用内存少,扫描周期短。
PLC应用系统的设计
PLC控制系统的设计内容及设计步骤
1. PLC控制系统的设计内容
(1)根据设计任务书,进行工艺分析,并确定控制方案,它是设计的依据。
(2)选择输入设备(如按钮、开关、传感器等)和输出设备(如继电器、接触器、指示灯等执行机构)。
(3)选定PLC的型号(包括机型、容量、I/O模块和电源等)。
(4)分配PLC的I/O点,绘制PLC的I/O硬件接线图。
(5)编写程序并调试。
(6)设计控制系统的操作台、电气控制柜等以及安装接线图。
(7)编写设计说明书和使用说明书。
2. 设计步骤
(1)工艺分析
深入了解控制对象的工艺过程、工作特点、控制要求,并划分控制的各个阶段,归纳各个阶段的特点,和各阶段之间的转换条件,画出控制流程图或功能流程图。
(2)选择合适的PLC类型
在选择PLC机型时,主要考虑下面几点:
1功能的选择。对于小型的PLC主要考虑I/O扩展模块、A/D与D/A模块以及指令功能(如中断、
PID等)。
2I/O点数的确定。统计被控制系统的开关量、模拟量的I/O点数,并考虑以后的扩充(一般加上10%~20%的备用量),从而选择PLC的I/O点数和输出规格。
3内存的估算。用户程序所需的内存容量主要与系统的I/O点数、控制要求、程序结构长短等因素有关。一般可按下式估算:存储容量=开关量输入点数×10+开关量输出点数×8+模拟通道数×100+定时器/计数器数量×2+通信接口个数×300+备用量。
(3)分配I/O点。分配PLC的输入/输出点,编写输入/输出分配表或画出输入/输出端子的接线图,接着就可以进行PLC程序设计,同时进行控制柜或操作台的设计和现场施工。
(4)程序设计。对于较复杂的控制系统,根据生产工艺要求,画出控制流程图或功能流程图,然后设计出梯形图,再根据梯形图编写语句表程序清单,对程序进行模拟调试和修改,直到满足控制要求为止。
(5)控制柜或操作台的设计和现场施工。设计控制柜及操作台的电器布置图及安装接线图;设计控制系统各部分的电气互锁图;根据图纸进行现场接线,并检查。
(6)应用系统整体调试。如果控制系统由几个部分组成,则应先作局部调试,然后再进行整体调试;如果控制程序的步序较多,则可先进行分段调试,然后连接起来总调。
(7)编制技术文件。技术文件应包括:可编程控制器的外部接线图等电气图纸,电器布置图,电器元件明细表,顺序功能图,带注释的梯形图和说明。
PLC的硬件设计和软件设计及调试
1. PLC的硬件设计
PLC硬件设计包括:PLC及外围线路的设计、电气线路的设计和抗干扰措施的设计等。
选定PLC的机型和分配I/O点后,硬件设计的主要内容就是电气控制系统的原理图的设计,电气控制元器件的选择和控制柜的设计。电气控制系统的原理图包括主电路和控制电路。控制电路中包括PLC的I/O接线和自动、手动部分的详细连接等。电器元件的选择主要是根据控制要求选择按钮、开关、传感器、保护电器、接触器、指示灯、电磁阀等。
2. PLC的软件设计
软件设计包括系统初始化程序、主程序、子程序、中断程序、故障应急措施和辅助程序的设计,小型开关量控制一般只有主程序。首先应根据总体要求和控制系统的具体情况,确定程序的基本结构,画出控制流程图或功能流程图,简单的可以用经验法设计,复杂的系统一般用顺序控制设计法设计。
3. 软件硬件的调试
调试分模拟调试和联机调试。
软件设计好后一般先作模拟调试。模拟调试可以通过仿真软件来代替PLC硬件在计算机上调试程序。如果有PLC的硬件,可以用小开关和按钮模拟PLC的实际输入信号(如起动、停止信号)或反馈信号(如限位开关的接通或断开),再通过输出模块上各输出位对应的指示灯,观察输出信号是否满足设计的要求。需要模拟量信号I/O时,可用电位器和万用表配合进行。在编程软件中可以用状态图或状态图表监视程序